【摘 要】
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随着无人机在军事和民用领域的逐步推广应用,为提升无人机在复杂空中环境态势下的作业效率,保障无人机空域飞行安全,多无人机的协同作业变得尤为重要。无人机协同技术,提高无
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随着无人机在军事和民用领域的逐步推广应用,为提升无人机在复杂空中环境态势下的作业效率,保障无人机空域飞行安全,多无人机的协同作业变得尤为重要。无人机协同技术,提高无人机安全性,同时也提升了无人机的自主化,智能化。无人机的协同,通过无人机系统传感器和数据链路数据实现对作业环境的有效观测、评估和威胁判断,在此基础上,多无人机具有机群数量大、覆盖面广的特性,多机间可对感知内容共享,实现协同工作,提升完成任务的效率。课题针对无人机在民航领域中的应用,采用多无人机协同作业,代替常规机务人员对民航飞机航前航后绕机检查,围绕多无人机协同与航迹规划两个核心内容,开展了以下研究:第一,设计了多无人机协同绕检的方案。以安全性,精确性和高效性为核心指标,从航迹规划和机队规模联合优化建模;针对民航飞机外观模型建立,参考民航飞机航前航后绕机检查标准,构建出符合标准的无人机绕机检查流程。为协同绕检系统实验提供了重要依据。第二,提出了针对绕检作业的多无人机航迹规划方法,分为航迹节点分配和全局航迹规划。其中,航迹节点分配就是根据任务要求设定各无人机的航迹,离线规划出多条飞行航迹;全局航迹规划采用基于差分进化粒子群算法(DEPSO)对机队规模优化,引入差分进化更新粒子群,通过自适应方法调整粒子的惯性权重,在规定约束条件下可计算代价函数,并根据代价函数指标选取最佳机队规模。第三,提出了适用于多无人机绕检的协同方法。针对多无人机在复杂环境下的作业要求,采用MAVROS中的消息发布/订阅机制,使得无人机与地面站及其它无人机实时通信,实现多无人机间数据交互共享,实现绕检任务协同,提升绕检工作效率。第四,针对多无人机协同绕检搭建了测试系统的硬件与软件平台。进行多无人机绕检实验,通过对单无人机绕检实际实验及多无人机绕检仿真实验,验证了航迹规划的合理性和多无人机协同绕检的快速性,并通过多次试验进行了统计验证,多无人机协同绕检系统的稳定性。
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